1 旋挖钻灌注桩作业指导书--QL001分析

新建北京至张家口铁路JZSG-5标段桥梁工程
编号：QL001 旋挖钻灌注桩钻孔作业指导书
单位：中铁大桥局集团有限公司
编制：
审核：
批准：
2016年04月10日发布 2016年04月11日实施
目录
1 适用范围 (1)
2 作业准备 (1)
2.1内业准备 (1)
2.2外业准备 (1)
3 技术要求 (1)
3.1钻进时泥浆指标 (1)
3.2清孔后泥浆指标 (1)
3.3沉渣指标 (1)
4 施工程序与工艺流程 (2)
5 施工要求 (2)
5.1施工准备 (2)
5.2钻孔施工 (4)
5.3成孔检查、清孔 (5)
5.4钻孔桩常见问题及处理措施 (6)
（1）坍孔 (6)
（2）钻孔偏斜 (6)
（3）掉钻落物 (7)
（4）扩孔和缩孔 (7)
（5）梅花孔（或十字孔） (8)
（6）卡锥 (8)
（7）钻孔漏浆 (9)
6 劳动组织 (9)
7 材料要求 (10)
8 设备机具配置 (10)
9 质量控制与检验 (11)
9.1护筒埋设 (11)
9.2泥浆 (11)
9.3钻孔桩检验标准及方法 (11)
9.4成桩检测 (11)
10 安全及环水保措施 (11)
10.1安全保证措施 (11)
10.2环水保措施 (12)
1 适用范围
本作业指导书适用于新建京张铁路JZSG-5标旋挖钻钻孔施工。

2 作业准备
2.1内业准备
（1）在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。

（2）对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训。

（3）钻机、挖掘机等机械设备已进场，并检验合格后方可使用。

2.2外业准备
现场地形、地貌、便道、场地等资料收集，确定各类机具、设备进出场地线路及方法、水电路、泥浆池布设位置。

对勘测设计不到位的桩位联系设计单位进行地质核查，核查完毕后再进行施工。

3 技术要求
3.1钻进时泥浆指标
（1）比重：旋挖钻机入孔泥浆比重为1.08～1.1。

（2）黏度：入孔泥浆黏度，一般地层为16～22s；松散易坍地层为19～28s。

（3）含砂率：新制泥浆不大于4%。

（4）胶体率：不小于95%。

（5）PH值：应大于6.5.
3.2清孔后泥浆指标
（1）孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm的颗粒。

（2）泥浆比重不大于1.1。

（3）含砂率小于2%。

（4）黏度为17～20s。

3.3沉渣指标
浇筑水下混凝土前允许沉渣厚度为：摩擦桩不大于100mm。

4 施工程序与工艺流程
钻孔桩施工工艺流程图
5 施工要求
5.1施工准备
在三通一平的基础上，钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒；泥浆备料调制、泥浆循环系统设置及准备钻孔机具等。

（1）场地准备
钻孔场地的平面尺寸按桩基设计的平面尺寸、钻机数量和钻机底座平面尺寸、钻机移位要求、施工方法以及其它配合施工机具设施布置等情况决定。

陆地桩基的施工场地均为旱地，钻孔前将场地清除杂物、整平。

水上钻孔桩施工，浅水区采用筑岛方式形成钻孔平台、深水区采用搭设钻孔平台。

场地的大小要能满足钻机的放置、泥浆循环系统及混凝土运输车等协调工作的要求。

（2）埋设护筒
护筒用8～18mm厚的钢板制作，其内径大于钻头直径200mm～400mm。

为增加刚度防止变形，在护筒上端口加焊一道加劲肋。

护筒顶面要高出地面0.5m，其高度还必须满足孔内泥浆面的要求；在季节性冻土地区，护筒底面进入冻土层以下不少于0.5m（本地区冻土厚度为0.99m）。

对于陆地钻
孔桩，护筒的埋深宜为护筒外径的1.0～1.5倍。

陆地桩基护筒埋设采用挖埋法，水中墩护筒采用振动锤插打，护筒中心与桩位中心的偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1%，保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作。

在挖埋护筒时，不适宜使用大型机械进行挖埋，应使用小型机械或人工进行挖埋，在距离设计护筒底20cm～30cm处使用人工进行清理浮土，保证护筒底土质密实。

护筒内存储泥浆使其高出施工水位至少0.5m，保护桩孔顶部土层不致因钻头反复上下升降、机身振动而导致坍孔。

（3）安装钻机
立好钻架并调整和安设好起吊系统，将钻头吊起，徐徐放进护筒内。

启动卷扬机把钻盘吊起，垫方木于钻盘底座下面，将钻机调平并对准钻孔，安装钻盘，要求钻盘中心与钻架上的起吊滑轮在一铅垂线上，钻杆位置偏差不大于2cm。

施工中在护筒外对称设置4根护桩，挂线利用十字交叉法随时调整桩位以保证桩位偏差在允许范围内。

（4）泥浆的制备及循环净化
泥浆的作用是：钻孔泥浆由水、膨润土和添加剂组成。

在钻孔中，由于泥浆相对密度大于水的相对密度，故护筒内同样高的水头，泥浆的静水压力比水大，在井孔壁形成一层泥皮，阻隔孔内外渗流，保护孔壁免于坍塌。

泥浆的制备：泥浆根据钻孔地质情况，按配比要求配置。

泥浆池的大小要合适，避免泥浆外流，污染环境。

根据现场实际情况，本标段拟采用优质泥浆。

各项指标如下：相对密度：1.03～1.1；粘度(s)：18～22；含砂率(％)：＜2；PH值：8～10；胶体率(％)：＞98；失水率(ml/30min)：14～20。

根据桩基的分布位置设置泥浆池，泥浆池设置在便道的相对侧，每两个墩位设置一个泥浆池（泥浆池包括储浆池及沉淀池），并用循环槽连接。

出浆循环槽槽底纵坡不大于1.0%，使沉淀池流速不大于10cm/s以便于石渣沉淀。

常规泥浆池布置在最近桩基外边缘4-5m外，设置尺寸为8m长×6m宽×2m深（平均2根桩的弃渣量）。

泥浆池设置双横杆钢管防护栏，栏杆柱打入地面深度不少于500mm，防护栏埋设距泥浆池边缘不能小于500mm，立柱间距不大于3000mm；防护栏设置密目安全网，挂设安全文明标志。

水中墩钻孔桩泥浆池设置在南北两岸陆地上，采用长距离管道输送。

施工中钻渣随钻头从孔内排出，尽快安排泥浆车托运至弃渣场。

然后使处理后的泥浆经泥浆池净化后返回钻进的孔内，形成不断的循环。

5.2钻孔施工
旋挖钻机钻头的选择应根据土层情况和钻孔方式进行选用。

黏性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土地层可选用回转钻头。

碎石土、中等硬度的岩石及风化岩层可选用嵌岩钻头。

根据不同的地质条件可采用干式成孔和湿式成孔，干式成孔为不使用泥浆护壁直接钻进的施工方式，适用于地层较好且无地下水的地区；湿式成孔采用泥浆护壁进行钻孔的方式，适用于地层较差或有地下水的地区。

开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。

钻进护筒底以下3m后可以采用高速钻进，钻进速度与压力有关，采用钻头与钻杆自重摩擦加压。

钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。

当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。

钻渣进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后，提升钻头到地面卸土。

钻孔过程中应严格控制钻头升降速度，减小钻头升降对孔壁的扰动，避免造成塌孔事故。

钻机钻孔时，孔内水位宜高于护筒底0.5m以上或地下水位以上1.5～2.0m。

钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。

钻进过程中，经常注意土层变化，对不同土层采用不同的速度、泥浆比重。

硬塑层中钻进时采用快转速钻进，在砂层等松散易坍塌地层中钻进时应采用慢转速钻进，
并适当增加泥浆比重和黏度。

钻进过程中每隔一定时间测量进度，并作好记录，填写钻孔记录表并留取渣样，地质与设计不符的，要及时联系监理及设计单位制定处理方案。

5.3成孔检查、清孔
（1）成孔检查
钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后以及灌注混凝土前，均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。

①孔径和孔形检测
孔径检测是在桩孔成孔后，下入钢筋笼前进行的，是根据桩径制作笼式检孔器入孔检测，笼式检孔器用φ20或φ25的钢筋制作，其外径根据设计桩径制定，长度等于孔径的4～6倍且有效长度且不小于6m。

其长度与孔径的比值选择，可根据钻机的性能及土层的具体情况而定。

检测时，将检孔器吊起，孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径大于给定的笼径。

②孔深和孔底沉渣检测
孔深和孔底沉渣采用标准锤检测。

测锤一般采用锥形锤，锤底直径13cm～15cm，高20～22cm，质量4kg～6kg。

测绳必须经检校过的钢尺进行校核，摩擦桩沉渣厚度不大于10cm。

③成孔竖直度检测
采用笼式检孔器检测。

（2）第一次清孔
钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径监测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。

冲击钻清孔禁止采用掏碴筒,建议采用换浆法。

在清孔排渣时注意保持孔内水头，防止坍塌。

清孔处理的目的是使孔底沉渣(虚土)厚度、泥浆液中含钻渣量和孔壁厚度符合质量要求和设计要求，为水下混凝土灌注创造良好的条件。

当钻孔达到设计高程后，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，即可进行第一次清孔。

清孔方法：抽浆法采用导管作为吸泥管，吸浆完毕后即可拆除，施工方便；换浆法是以1.03～1.10的泥浆将悬浮钻渣较多的泥浆换出，优点是钻孔不易坍塌。

清孔后的指标：孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒；砂率≤2%；粘度17～20s；
相对密度1.03～1.10；同时保证水下混凝土灌注前孔底沉渣厚度符合设计要求（摩擦桩10cm），严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。

5.4钻孔桩常见问题及处理措施
（1）坍孔
各种钻孔方法都可能发生坍孔事故，坍孔的特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡。

①坍孔原因
a泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。

b出渣后未及时补充泥浆（或水），或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。

c护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。

d在松软砂层中钻进进尺太快。

e水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。

f清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位。

g清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿时间过长。

h放入钢筋骨架时碰撞孔壁。

②坍孔的预防和处理
a在松散粉砂土或流砂中钻进时，控制进尺速度,选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。

b发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。

c如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上10～20m，如坍孔严重时全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。

d清孔时指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。

供水管最好不要直接插入钻孔中，通过水槽或水池使水减速后流入钻中，可免冲刷孔壁。

扶正吸泥机，防止触动孔壁。

不宜使用过大的风压，不宜超过1.5-1.6倍钻孔中水柱压力。

e放入钢筋骨架时对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。

（2）钻孔偏斜
各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜事故。

①偏斜原因
a孔中遇有较大的孤石或探头石。

b在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。

c扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。

d钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。

②预防和处理
安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在一条竖直线上，并经常检查校正。

（3）掉钻落物
钻孔过程中可能发生掉钻落物事故。

①掉钻落物原因
a卡钻时强提，操作不当，使钢丝绳超负荷或疲劳断裂。

b接头不良或滑丝。

c操作不慎，落入扳手、撬棍等物。

②预防措施
a提钻前清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖。

b经常检查钻具、钢丝绳和联结装置。

③处理方法
掉钻后及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住首先清孔,使打捞工具能接触钻锥。

（4）扩孔和缩孔
①扩孔比较多见，一般表现为局部的孔径过大。

在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。

若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。

若因扩孔后继续坍塌影响钻进，按坍孔事故处理。

②缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提
外鸣叫的迹象。

缩孔原因有两种：一种是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔；另一种是由于地层中有软塑土（俗称橡皮土）遇水膨胀后使孔径缩小。

各种钻孔方法均可能发生缩孔。

为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁；钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。

对于有缩孔现象的孔位，钢筋笼就位后须立即灌注，以免桩身缩径或露筋。

（5）梅花孔（或十字孔）
常发生在以冲击锥钻进时，冲成的孔不圆，叫做梅花孔或十字孔。

①形成原因
a锥顶转向装置失灵，以致冲锥不转动，总在一个方向上下冲击。

b泥浆相对密度和粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难。

c操作时钢丝绳太松或冲程太小，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置。

d有非匀质地层，如漂卵石层、堆积层等易出现探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。

②预防办法
a经常检查转向装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置。

b选用适当粘度和相对密度的泥浆，并适时掏渣。

c用低冲程时，每冲击一段换用高一些冲程冲击，交替冲击修整孔形。

扭现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填钻孔，重新冲击。

（6）卡锥
①发生原因
a孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。

b未及时焊补冲锥，钻孔直径逐渐变小，而焊补后的冲锥大了，又用高冲程猛击，极易发生卡锥。

c伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥顶。

d掉下石块或其它物件，卡住冲锥。

e在粘土层中冲击冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。

f吊绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。

②处理方法
a为梅花卡钻时，若锥头向下有活动余地，可使钻头向下并转动直径较大方向提起钻头。

也可松一下钢丝绳，使钻锥转动一个角度，有可能将钻锥提出。

b卡钻不宜强提以防坍孔、埋钻。

宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。

c用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内，将冲锥勾往后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时能将冲锥提出。

d在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。

e用其它工具，如小冲锥、小掏渣筒等下到孔内冲击，将卡锥的石块挤进孔壁，或把冲锥碰活动脱离卡点后，再将冲锥提出。

但要稳住大绳以免冲锥突然下落。

f用压缩空气或高压水管下入孔内，对准卡锥一侧或吸锥处适当冲射一些时候，使卡点松动后强行提出。

g采用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正。

h用以上方法提升锥无效时，可试用水下爆破提锥法。

将防水炸药放于孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震松卡锥，再用卷扬机和链滑车同时提拉，一般是能提出的。

（7）钻孔漏浆
①漏浆原因
a透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。

b护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。

c护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。

d水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。

②处理办法
a冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺片石卵石反复冲击增强护壁。

b属于护筒漏浆的，按前述有关护筒制作与埋设的规范规定办理。

如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接缝。

如漏水严重，挖出护筒，修理完善后重新埋设。

6 劳动组织
（1）劳动力组织方式：采用架子队模式。

（2）施工人员结合既定施工方案、机械、工期要求进行合理配置。

每个工班作业人员配备表
其中技术主管、工班长、技术人员、专兼职安全员必须由企业正式职工担任，并可根据工程情况适当配备劳务工人。

7 材料要求
（1）不能采用原土造浆的，可备用膨润土，作为造浆护壁。

（2）为提高泥浆粘度和胶体率，可在泥浆中掺入适量的碳酸钠、烧碱等。

8 设备机具配置
钻孔桩作业主要施工机具设备配置如下：
每个工班主要施工机具设备配置表
9
9.1护筒埋设
（1）保证护筒的垂直度及露出地面的高度。

（2）护筒周围土要夯实，防止跑浆。

（3）在上层土质较差时，将护筒加长至3～6m，提高护壁效果。

9.2泥浆
控制泥浆的比重、粘度、含砂率，定期测试稳定液的各项技术指标，出现问题及时解决。

9.3钻孔桩检验标准及方法
钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法
9.4成桩检测
桩径D≤1.5m且桩长L≤40m时，利用低应变反射法进行检测；桩径D≤1.5m且桩长＞40m、桩径D＞1.5m、复杂结构及地质条件桩基础，利用声波透射法进行检测。

10 安全及环水保措施
10.1安全保证措施
（1）施工前对桩基范围内的地下管线进行核查和迁改，对于未迁改而施工中又可能对其造成影响的管线，加强施工防护。

（2）施工作业时做好孔口防护、防止人或异物坠入。

做好泥浆池防护，防止外溢，设置安全网，树立警示牌。

（3）机械设备的运转部位有安全防护装置，电气设备安装操作严格执行国家现行标准《施工现场临时用电安全技术规范》的规定。

（4）钻杆上的土及时清理干净，防止坠下伤人。

（5）严格执行安全操作规程，安全员负责安全教育和检查，有权制止不合要求的操作。

（6）机械设备运行时，特别是在制桩过程中，岗上人员必须坚守岗位，夜间作业要有充分照明，登高作业要系安全带。

（7）移机过程中，注意检查行进过程的地面是否平整密实，防止倾覆。

还需注意架空的线路，避免损坏线路。

（8）进入施工现场人员必须戴好安全帽，穿好防滑鞋，不准穿高跟皮鞋、拖鞋进入施工现场。

10.2环水保措施
（1）防止水土流失及污染，做好临时流水槽进行导流，修建一些有足够泄水断面的临时排水渠道，并与永久性排水设施相连接，且不引起淤积和冲刷。

对施工时产生的废水要及时导流至监理允许流入的地点，严防施工废水流人农田、耕地、饮用水源、灌溉渠道，以充分保护水资源，并防止废水对沿线环境的污染。

（2）水中墩施工在钻孔平台上摆放钻渣箱，钻出的钻渣堆放在钻渣箱内，并用运输车及时倒运到弃土场，洒落施工便道的渣土及时清理，生活垃圾、施工废弃料集中堆放。

（3）运输渣土的车辆经过农田、耕地及居民区时放慢速度，控制扬尘。

运输泥浆的车在车底铺上塑料薄膜，防止漏浆。

（4）采取措施，以防止噪声扰民、废气污染。

（5）施工期间，随时保持现场整洁，施工机具设备和材料妥善存放和储存，废料、垃圾和不再需要的临时设施从现场清除、拆除并运走。

竣工交验后，也要将装备、剩余材料、垃圾和各种临时设施清理，以保持整个现场及工程整洁。

（6）对参加施工人员进行环保意识教育，坚决贯彻国家有关环境保护法令及当地政府有关法规、条例。